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專項突破 光合作用的相關(guān)實驗 1．液滴移動法測定光合速率 (1)測定裝置。 (2)測定方法及解讀。 ①測定呼吸速率。 a．裝置燒杯中放入適宜濃度NaOH溶液用于吸收CO2。 b．玻璃鐘罩遮光處理，以排除光合作用的干擾。 c．置于適宜溫度環(huán)境中。 d．紅色液滴向左移動(單位時間內(nèi)左移距離代表呼吸速率)。 ②測定凈光合速率。 a．裝置燒杯中放入適宜濃度的CO2緩沖液，用于保證容器內(nèi)CO2濃度恒定，滿足光合作用需求。 b．必須給予較強(qiáng)光照處理，且溫度適宜。 c．紅色液滴向右移動(單位時間內(nèi)右移距離代表凈光合速率)。 2．葉圓片上浮法比較不同條件下的光合速率 方法見教材P105頁 3．黑白瓶法測定藻類植物的光合速率 用黑瓶(無光照的一組)測得呼吸作用強(qiáng)度值，用白瓶(有光照的一組)測得凈光合作用強(qiáng)度值，綜合兩者即可得到真正光合作用強(qiáng)度值。 4．半葉法測定高等植物的光合速率 設(shè)法阻斷葉片左右兩部分營養(yǎng)物質(zhì)運輸，讓葉片一半遮光，一半曝光，分別測定兩半葉的干物質(zhì)重量，進(jìn)而計算葉片的真正光合速率、呼吸速率和凈光合速率。 [例題]　(2017湖北模擬)下圖是一個利用脫淀粉植物進(jìn)行光合作用實驗的裝置示意圖。請分析回答下列問題： (1)將植物事先進(jìn)行“脫淀粉”處理是為了____________。使植物“脫淀粉”的具體做法是____________。 (2)實驗一段時間后取下兩片葉進(jìn)行顏色比較，操作方法是：____________。預(yù)期的實驗結(jié)果是____________。 (3)另取如圖裝置若干，植物經(jīng)“脫淀粉”處理后光照5小時，對葉片光合作用強(qiáng)度進(jìn)行測定，取A、B容器內(nèi)葉片的對應(yīng)部位截取同等面積的葉片，烘干稱重，分別記為WA、WB，分析處理數(shù)據(jù)，計算出葉片光合作用強(qiáng)度[單位：mg/(dm2h)]。如果ΔW＝WB－WA，則ΔW表示________。 (4)再提供如圖裝置一套和紅、綠玻璃紙各一張，若要探究光質(zhì)對光合作用的影響，應(yīng)對裝置做怎樣的改動： ①____________________________________________________； ②____________________________________________________。 解析：本題目主要考查光合作用所需要的原料和條件的相關(guān)知識。(1)葉片中存在淀粉會對實驗產(chǎn)生干擾，在進(jìn)行光合作用相關(guān)的實驗前，要將植物放在黑暗中1～2天，使其將淀粉消耗完。(2)由于需要驗證光合作用產(chǎn)生淀粉，要用碘液檢驗，淀粉遇碘變藍(lán)，但由于葉片為綠色不易觀察到實驗現(xiàn)象，在檢測前需要使用加熱的酒精對葉片進(jìn)行脫綠處理。(3)A容器的植物葉片由于沒有二氧化碳供應(yīng)只能進(jìn)行呼吸作用，消耗有機(jī)物，B容器的植物葉片可以進(jìn)行光合作用，積累有機(jī)物，WB－WA表示(光照下葉片被截取部分在5小時內(nèi))光合作用合成有機(jī)物的總量。(4)若要探究光質(zhì)對光合作用的影響，根據(jù)對照實驗的要求，那么除了紅色玻璃紙與綠色玻璃紙是一對變量外，其他條件要適宜，要有充足的二氧化碳供應(yīng)，因此要除去容器A、B中的NaOH和蒸餾水，通入容器A中的氣體改為通入空氣。 答案：(1)避免葉片中存留的淀粉對實驗的干擾　將植物放在黑暗中1～2天(或?qū)⒅参锓旁诤诎抵幸欢螘r間) (2)將葉片置于酒精中，水浴加熱后取出葉片滴加碘液進(jìn)行比色　容器A中葉片不變藍(lán)，容器B中葉片變藍(lán) (3)(光照下葉片被截取部分在5小時內(nèi))光合作用合成有機(jī)物的總量(或總光合量、總光合作用速率) (4)①除去容器A、B中的NaOH和蒸餾水，通入容器A中的氣體改為通入空氣 ②容器A表面蒙一張紅色玻璃紙，容器B表面蒙一張綠色玻璃紙，其余條件不變 1．下圖為某生物興趣小組研究有關(guān)光合作用和細(xì)胞呼吸的實驗裝置，實驗開始時打開活塞開關(guān)，使水柱液面平齊，然后關(guān)閉活塞開關(guān)，8小時后，觀察記錄實驗數(shù)據(jù)如下表。 容器 植物 部位 光質(zhì)(光照強(qiáng)度相同且適宜) 溫度/ ℃ 兩側(cè)水柱高度差/(mL/8h) 1 天竺葵 葉 紅 25 240 2 天竺葵 葉 黃 25 30 3 紫羅蘭 葉 紅 25 160 4 紫羅蘭 葉 黃 25 20 請回答下列問題： (1)生物興趣小組利用如圖進(jìn)行的實驗中自變量是________。在該實驗中左側(cè)液面均高于右側(cè)，其原因是______________________，利用該高度差可以計算出植物的________速率，利用容器1中數(shù)據(jù)可以計算出該速率為__________mL/h。 (2)為了使測定的數(shù)據(jù)更客觀準(zhǔn)確，應(yīng)對實驗結(jié)果進(jìn)行校正(排除非生物因素對實驗結(jié)果的影響)，設(shè)置對照實驗，對照實驗裝置與如圖裝置的不同處理是______________________________________。 答案：(1)光質(zhì)和植物種類　光合作用產(chǎn)生的氧氣量大于呼吸作用消耗的氧氣量(光合速率大于呼吸速率)　凈光合　15　(2)將植物換成相同的死植物 2.某研究小組采用“半葉法”對番茄葉片的光合速率進(jìn)行測定。將對稱葉片的一部分(A)遮光，另一部分(B)不做處理，并采用適當(dāng)?shù)姆椒ㄗ柚箖刹糠值奈镔|(zhì)和能量轉(zhuǎn)移。在適宜光照下照射6小時后，在A、B的對應(yīng)部位截取同等面積的葉片，烘干稱重，分別記為MA、MB，獲得相應(yīng)數(shù)據(jù)，則可計算出該葉片的光合速率，其單位是mg/(dm2h)。請分析回答下列問題： (1)MA表示6小時后葉片初始質(zhì)量－呼吸作用有機(jī)物的消耗量；MB表示6小時后(________)＋(______________)－呼吸作用有機(jī)物的消耗量。 (2)若M＝MB－MA，則M表示_____________________________ ____________。 (3)總光合速率的計算方法是_____________________________ ____________。 (4)本方法也可用于測定葉片的呼吸速率，寫出實驗設(shè)計思路 _______________________________________________________ _______________________________________________________ ______________________________________________________。 解析：葉片A部分遮光，雖不能進(jìn)行光合作用，但仍可照常進(jìn)行呼吸作用。葉片B部分不做處理，既能進(jìn)行光合作用，又可以進(jìn)行呼吸作用。分析題意可知，MB表示6 h后葉片初始質(zhì)量＋光合作用有機(jī)物的總產(chǎn)量－呼吸作用有機(jī)物的消耗量，MA表示6 h后葉片初始質(zhì)量－呼吸作用有機(jī)物的消耗量，則MB－MA就是光合作用6 h有機(jī)物的總產(chǎn)量(B葉片被截取部分在6 h內(nèi)光合作用合成的有機(jī)物總量)。由此可計算總光合速率，即M值除以時間再除以面積。 答案：(1)葉片初始質(zhì)量　光合作用有機(jī)物的總產(chǎn)量　(2)B 葉片被截取部分在6 h內(nèi)光合作用合成的有機(jī)物總量　(3)M值除以時間再除以面積，即M/(截取面積時間)　(4)將從測定葉片的相對應(yīng)部分切割的等面積葉片分開，一部分立即烘干稱重，另一部分在暗中保存幾小時后再烘干稱重，根據(jù)二者干重差即可計算出葉片的呼吸速率 3．(2018深圳模擬)某研究性學(xué)習(xí)小組完成了下面兩個實驗。 實驗Ⅰ：包括以下三組實驗。 第一組：取一個三角瓶，編號為①，加入100 mL富含CO2的清水；適宜溫度下水浴保溫；放入用直徑為1 cm的打孔器從生長旺盛的綠葉上打取并用注射器抽取完葉內(nèi)氣體的小葉圓片10片，將三角瓶置于日光燈下；記錄葉片上浮所需時間。 第二組：取一個三角瓶，編號為②，除用黑紗布(可透弱光)包裹三角瓶外，其余處理與第一組相同。 第三組：取一個三角瓶，編號為③，加入100 mL普通清水，其余處理與第一組相同。 實驗Ⅱ：通過某方法制備了菠菜完整的葉綠體懸浮液。將葉綠體懸浮液均分為A、B兩組，并僅在A組中加入適量磷酸(Pi)。其他條件適宜且相同，用14CO2供其進(jìn)行光合作用，然后追蹤檢測放射性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)A組14C標(biāo)記有機(jī)物的量明顯高于B組。 請結(jié)合實驗Ⅰ、Ⅱ回答下列問題： (1)實驗Ⅰ的目的是為了探究______________對植物光合作用速率的影響。 (2)浸沒(下沉)于水中的葉圓片上浮的原因是：_______________ ______________________________________________________， 葉片密度變小，葉片上浮。 (3)實驗Ⅰ預(yù)期結(jié)果：葉圓片上浮最快的是第________組。 (4)實驗ⅡA組14C標(biāo)記有機(jī)物的量明顯高于B組的原因是 _______________________________________________________ _______________________________________________________ _____________________________________________________。 答案：(1)CO2濃度和光照強(qiáng)度(順序可以交換)　(2)葉片進(jìn)行光合作用，產(chǎn)生的氧氣多于呼吸作用消耗的氧氣[導(dǎo)致葉肉細(xì)胞間隙的氧氣(或氣體)增加]　(3)一　(4)充足的磷酸(Pi)有利于光反應(yīng)階段形成ATP，而充足的ATP促進(jìn)暗反應(yīng)階段C3還原形成(CH2O)，從而促進(jìn)了光合作用的進(jìn)行 4．(2017銀川模擬)某研究小組從當(dāng)?shù)匾缓吹哪骋簧疃热〉靡煌八畼?，分裝于六對黑白瓶中，剩余的水樣測得原初溶解氧的含量為10 mg/L，白瓶為透明玻璃瓶，黑瓶為黑布罩住的玻璃瓶。將它們分別置于六種不同的光照條件下，分別在起始和24小時后以溫克碘量法測定各組培養(yǎng)瓶中的氧含量，記錄數(shù)據(jù)如下表： 光照強(qiáng)度/klx 0(黑暗) a b c d e 白瓶溶氧量/(mg/L) 3 10 16 24 30 30 黑瓶溶氧量/(mg/L) 3 3 3 3 3 3 (1)黑瓶中溶解氧的含量降低為3 mg/L的原因是______________________________；該瓶中所有生物細(xì)胞呼吸消耗的O2量為________mg/L24h。 (2)當(dāng)光照強(qiáng)度為c時，白瓶中植物產(chǎn)生的氧氣量為____________mg/L24h。 (3)光照強(qiáng)度至少為________(填字母)時，該水層產(chǎn)氧量才能維持生物正常生活耗氧量所需。 解析：(1)黑瓶中溶解氧的含量降低為3 mg/L的原因是：黑瓶沒有光照，植物不能進(jìn)行光合作用產(chǎn)生氧，其中的生物呼吸消耗氧氣，該瓶中所有生物細(xì)胞呼吸消耗的O2量為：原初溶解氧－24小時后溶氧量，即10－3＝7(mg/L24h)。 (2)當(dāng)光照強(qiáng)度為c時，白瓶中植物光合作用產(chǎn)生的氧氣量即為總光合作用量＝凈光合作用量＋呼吸作用消耗量＝(24－10)＋7＝21 mg/L24h。 (3)光照強(qiáng)度為a klx時，白瓶中溶氧量不變，說明植物光合作用產(chǎn)生的氧剛好用于所有生物的呼吸作用消耗，故光照強(qiáng)度為a klx時，該水層生物產(chǎn)氧量與生物耗氧量可維持動態(tài)平衡。 答案：(1)黑瓶中植物不能進(jìn)行光合作用產(chǎn)生氧，呼吸作用消耗氧氣　7　(2)21　(3)a